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宇宙中氦气(氦气和天然气)

宇宙中氦气(氦气和天然气) 氦:天然气中被忽视的“黄金”

氦(He)在整个宇宙中占23%,含量仅次于氢,但浓度较低,是一种稀有气体。目前具有工业价值的氦气(>:0.1%)主要从天然气藏中提取,含量最高为7.5%。近年来,随着液化天然气(LNG)产业的发展,LNG尾气中可富集氦气,可进一步降低氦气的工业标准。

目前,对氦储层形成的研究还很薄弱。一般认为,在漫长的地质历史中,富含铀、钍的矿物和岩石可以生成大量的氦并部分保存下来。在剧烈的地球活动中,氦会被释放出来,溶解在地下水中。如果能输送到天然气藏,就能形成富氦天然气藏。氦的分子半径很小,所以需要密封能力更强的盖层,比如石膏层。

随着科学技术的不断进步,氦因其沸点低、分子小、化学惰性等特点,越来越多地应用于低温超导、核工业、航空航天、工业生产和科学研究等领域。其中,液氦的最大消费者是医院里的核磁共振扫描仪,与人体健康息息相关。中国是一个贫氦国家,国内氦气消费主要依赖进口,受制于人。此外,开采氦可以大大提高富氦天然气的经济价值。现有资料显示,中国已在渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等八大盆地发现含氦天然气。

液氦的沸点极低(4.25K),是高科技领域的宠儿:一是低温超导。液氦的温度极低,可以为超导磁体提供低温环境,其中磁共振成像应用最为广泛。医院磁共振机的核心大多是超导磁体,只有在液氦的低温下才能稳定运行,产生稳定的磁场,保证高分辨率成像。第二种是低温冷却。液氦被广泛用作原子反应堆的冷却介质和清洗剂。第三是测温。由于氦的液化温度很低,接近绝对零度,所以它的测温范围很广,多用于精密测量。

氦具有化学惰性,在半导体工业中常用作保护气体,在科学实验中用作载气。氦气可以隔绝氧气,避免焊工、元素硅和氧气之间的化学反应。目前,保护气体已经成为氦气的第二大应用领域。在气相色谱中,氦气作为载气,可以输送被测气体而不与其发生反应。

氦的分子最小,这使得它的穿透能力最强,密度最低。可作为管道泄漏检测,解决单纯声波检测技术所不能解决的问题。对深埋管道或有保温涂层的热力、油气管道,尤其是低压管道有明显的检测效果。此外,氦在高保真空装置、核反应堆和航天器中用作检漏仪和扫气气体。氦气比空气体密度小得多,常被充入气球、飞艇中带人飞进去空。氦的化学性质不活泼,这使得氦气球和飞艇比氢气球和飞艇更安全。

氦不溶于水,可以通过与氧混合制得。人造空气体& rdquo。空气体中的氮气在高压下会溶解在血液中。潜水员上浮时,压力降低,血液中的氮气相继逸出,形成气泡堵塞血管,使潜水员感到极度不适& ldquo解压& rdquo。氦气在高压下溶解度低,可以代替氮气来解决这个问题。

根据美国地质调查局的数据,目前已探明的全球氦资源量约为519亿立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家。虽然已经大规模开采了60多年,但氦资源仍占世界总资源的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告,美国、阿尔及利亚、卡塔尔和俄罗斯拥有全球88%的氦资源。全球氦资源分布如下:美国206亿立方米,卡塔尔101亿立方米,阿尔及利亚82亿立方米,俄罗斯68亿立方米,加拿大20亿立方米,中国11亿立方米,其他国家31亿立方米。

中国主要含油气盆地含氦天然气资料表明,氦分布广,层位多,但研究水平低。目前已知在渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等八大盆地发现了含氦天然气。总体而言,西部大型叠合盆地和东部郯庐断裂带具有氦资源前景。四川盆地威远气田是我国第一个实现氦气商业利用的气田,也是目前我国唯一工业开采的氦气田。

我国一些油气藏和非油气藏虽然天然气组分中氦含量高,资源潜力大,但长期以来未被重视,氦也未作为分析项目,导致氦族不清。因此,在油气藏勘探开发过程中,应重视天然气组分中氦的检测分析,发展先进的提氦技术,从天然气中充分分离氦资源,提高氦资源开发和综合利用效率,重视并兼顾氦储层勘探和研究,从理论上指导氦储层勘探开发。

 
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